(57)【要約】【目的】弾性体による等分布荷重の問題点や、ＩＣ加圧ツール及びＩＣ裏面への樹脂付着による不均一加圧の問題を解決した半導体の樹脂接合方法を提供すること。【構成】半導体部品と回路基板とを接合用接着樹脂を介して電気的に接続する半導体部品の樹脂接合方法において、ＩＣ加圧加熱部材が弾性率１×１０４  ＭＰａ以上の剛性体であること、及び該ＩＣ加圧加熱部材のＩＣ裏面周辺接触部に弾性率１×１０３  ＭＰａ以下の弾性体を有すること、及びＩＣ裏面周辺部と該弾性体を密着させること、及び該弾性体接触部を除くＩＣ裏面とＩＣ加圧加熱部材を密着させること、及び該ＩＣを加圧加熱する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部品と回路基板とを接合用接着樹脂を介して電気的に接続する半導体部品の樹脂接合方法において、
ＩＣ加圧加熱部材が弾性率１×１０４  ＭＰａ以上の剛性体であること、及び該ＩＣ加圧加熱部材のＩＣ裏面周辺接触部に弾性率１×１０３  ＭＰａ以下の弾性体を有すること、及びＩＣ裏面周辺部と該弾性体を密着させること、及び該弾性体接触部を除くＩＣ裏面とＩＣ加圧加熱部材を密着させること、及び該ＩＣを加圧加熱することを特徴とする半導体部品の樹脂接合方法。
【請求項２】
前記弾性体が接合温度よりも高い耐熱性を有する樹脂であること、及び接合用接着樹脂と前記弾性体との接着力が接合用接着樹脂と回路基板、及びＩＣとの接着力よりも著しく弱いことを特徴とする請求項１記載の半導体部品の樹脂接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ等の半導体部品を回路基板上へ異方性導電接着フィルムや接着剤等を用いた樹脂接合する方法に関するものであり、電気回路部品を回路基板上に実装する際に適用され、特に薄いＩＣを樹脂接合する実装に好適に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回路基板に搭載される電気実装部品等の電気回路装置は電気信号の高速化と共に高密度集積と小型化が進み、信号配線の微細化（ファインピッチ）と多ピン化が著しくなってきている。
【０００３】
それに伴い、回路基板上での電気回路部品の実装方法も搭載位置精度と共にファインピッチ及び多ピン化に対応した接続信頼性を得ることが益々厳しくなっている。
【０００４】
現在、微細パターン用セラミック基板やシリコン基板、液晶用ガラス基板等の回路基板上へのベアチップＩＣやセラミックコンデンサ等の電気回路部品の実装方法としては、ベアチップＩＣは、ワイヤーボンディング法やはんだバンプ、スタッドバンプ法、異方性導電膜（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ  ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）、非導電性膜（ＮＣＦ：Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ  ）、非導電性ペースト（ＮＣＰ：Ｎｏｎ  ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）等を併用してＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  ）装置での実装を行っている。例えば、特許文献１に記載されているようにＡＣＦによる実装が行われつつある。この特許文献１には、ＩＣよりはみ出したＡＣＦの付着防止と、ＡＣＦと回路基板との密着性を向上させるための方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２７１０５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の実装方法には以下のような問題があった。
【０００６】
先ず、ＡＣＦ等を用いた樹脂接合の場合、加圧ツールへ付着した樹脂の問題がある。
【０００７】
図６に示すように、先ず回路基板６上のＩＣ接合部にＡＣＦ４を仮圧着し、ＩＣ２を吸着した加圧ツール１を位置合わせする。次に、図７に示すように、ＩＣ２と回路基板６の間のＡＣＦ樹脂４が接合時の加圧によって、ＩＣ側面からはみ出し、加圧ツール１に付着する。付着した樹脂は加熱硬化される。そして、図８に示すように、次のＩＣ接合時に、加熱硬化した樹脂７はＩＣ２と加圧ツール１間で異物となり、ＩＣ裏面を不均一に加圧し、接合不良の原因となる。
【０００８】
一般的には、樹脂の付着防止対策としてテフロンシートをＩＣと加圧ツールの間に挟む手法が採られている。
【０００９】
しかしながら、テフロンシートは弾性体であるため、ＩＣ裏面を等分布荷重で加圧する。このことは、ＩＣのバンプ配列が不均一の場合に影響が大きくなる。即ち、バンプ部では荷重を受けることができるため変形しにくいが、バンプが無いところでは荷重を受け止めることができないため変形し易くなる。ＩＣが或る程度の厚みを有し剛性を持つ場合には問題ないが、厚みが２００μｍ程度以下と薄い場合は剛性も低くなり、ＩＣが凹形状に変形し易くなる。この場合の模式図を図４に示す。
【００１０】
ＩＣが変形すると、バンプの接触状態、接合状態が不均一となり接続不良を引き起こす原因となる。ＩＣが反った状態で接合実装されると、その後の熱が加わる工程や信頼性テストを経たときに、ＡＣＦ樹脂が変質や軟化すると同時に、反ったＩＣが戻ろうとする。すると、加圧接合時に大きく潰れたバンプが基板から離れ、接合不良になる問題が生じる。
【００１１】
もう１つの問題として、ＩＣ裏面への樹脂の回り込みによる問題がある。
【００１２】
ＩＣが薄い場合は、はみ出した樹脂がＩＣ裏面に回り込む現象が現れるようになり、フィルム状のＡＣＦやＮＣＦより粘度の低いペースト状のＡＣＰやＮＣＰの場合に、より顕著である。
【００１３】
図１０に示すように、裏面に回り込んだ樹脂９はそのまま加熱加圧工程で硬化し、異物となった硬化物９はＩＣの不均一加圧や熱伝導の違いによる不均一加熱を引き起こし、接合不良の原因となる。
【００１４】
又、特開２００１−１２７１０５号公報によると、はみ出したＡＣＦを加圧ツール周囲の突起で押し潰し、加圧ツールへの付着はテフロンシートを挟むことによって防ぐ方法が提案されている。
【００１５】
しかしながら、この方法では、薄いＩＣの場合はテフロンシートによりＩＣが変形させられてしまい、加圧ツール周囲の突起とＩＣの隙間から樹脂は侵入し、裏面回り込みを防ぐことはできない。
【００１６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、弾性体による等分布荷重の問題点や、ＩＣ加圧ツール及びＩＣ裏面への樹脂付着による不均一加圧の問題を解決した半導体の樹脂接合方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、半導体部品と回路基板とを接合用接着樹脂を介して電気的に接続する半導体部品の樹脂接合方法において、ＩＣ加圧加熱部材が弾性率１×１０４  ＭＰａ以上の剛性体であること、及び該ＩＣ加圧加熱部材のＩＣ裏面周辺接触部に弾性率１×１０３  ＭＰａ以下の弾性体を有すること、及びＩＣ裏面周辺部と該弾性体を密着させること、及び該弾性体接触部を除くＩＣ裏面とＩＣ加圧加熱部材を密着させること、及び該ＩＣを加圧加熱することを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性体が接合温度よりも高い耐熱性を有する樹脂であること、及び接合用接着樹脂と前記弾性体との接着力が接合用接着樹脂と回路基板、及びＩＣとの接着力よりも著しく弱いことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図２は回路基板６上のＩＣ実装位置に接合用接着樹脂ＮＣＰ樹脂９を塗布し、ＩＣ加圧加熱ツールにＩＣを吸着後、位置合わせした状態を示した模式断面図である。
【００２１】
ＩＣ加圧加熱ツール１の周囲には弾性体１０が具備されており、本実施の形態では、その弾性体材料として接合温度１７０℃以上の耐熱性を有するシリコーン樹脂を用いた。又、接合用接着樹脂との剥離性に関しては、ＡＣＰやＮＣＰの主材料であるエポキシ樹脂とシリコーン樹脂との接着力がＡＣＰエポキシ樹脂と回路基板及びＩＣとの接着力よりも著しく弱いシリコーン樹脂を選定した。ＩＣ加圧加熱ツール１は、弾性率１×１０４  ＭＰａ以上の剛性体を用いた。
【００２２】
弾性体１０はＩＣ吸着面より僅かに突出しており、ＩＣ２の吸着時には突出した弾性体１０との接触面で吸着保持される。このとき、ＩＣ２の裏面はＩＣ加圧加熱ツール１の吸着面に接触していない。弾性体１０は弾性率１×１０３  ＭＰａ以下の材料を用いた
次に、図１はＩＣ２が回路基板６上に搭載され加圧加熱された状態を示した模式断面図である。
【００２３】
位置合わせしたＩＣを回路基板６上に加圧搭載すると、弾性体１０が変形し、ＩＣ２裏面がＩＣ加圧加熱ツール１の吸着面に接触する。弾性体１０が加圧され変形することによってＩＣ２の周辺端部に密着し、ＮＣＰ９がＩＣ２裏面へ回り込むのを防ぐ。その後、所望の加熱シーケンスに従ってＮＣＰ９が加熱硬化され、ＩＣ２の樹脂接合実装が完成する。
【００２４】
本実施の形態では、ＩＣを３０ｋｇで加圧し、加熱条件は１７０℃×３０秒で実装した。
【００２５】
回路基板６は、長さ１００ｍｍ、厚み７８０μｍのシリコン基板を使用し、ＩＣ２は厚さ１７５μｍの薄型で長さ１０．１１ｍｍ、幅２．６４ｍｍを用いた。ＩＣバンプ３高さは５μｍ、回路基板電極５高さは５μｍを用いた。
【００２６】
接合後のＩＣ２接続抵抗値を確認した結果、良好な抵抗値を示した。
【００２７】
図３にＩＣ裏面に樹脂付着した従来例と樹脂付着の無い本実施の形態について、それぞれ代表的なＩＣ１個分の接続抵抗値を示す。
【００２８】
横軸はＩＣ１箇所中の１２箇所の測定箇所名で、縦軸は接続抵抗値を示す。
【００２９】
従来例では、７０〜１８０ｍΩとバラツキがあるが、本実施の形態では、７０〜９０ｍΩと安定している。
【００３０】
又、ＩＣ裏面の反り量については、従来例による接合方法より反り量の少ない良好な結果となった。その結果を図４と図５に示す。それぞれＩＣ３個の反り形状を示している。図４から分かるように、テフロンシートを用いた従来例による接合では、裏面反り量が最大３μｍある。
【００３１】
一方、図５の本実施の形態による接合では、裏面反り量が最大１．５μｍに減少した。その結果、バンプの変形量が均一となり、より信頼性の高い接合が可能となった。
【００３２】
信頼性テストとして、８０℃×３０分／−３０℃×３０分のヒートサイクルテスト１０００サイクル、及び６０℃／９０％の高温高湿テスト１０００時間を行い、それぞれの信頼性テスト後においても、良好な接続抵抗値を維持した。
【００３３】
以上の結果から分かるように、弾性体を用いず樹脂付着のないＩＣ接合をすることによって信頼性のある樹脂接合が可能となった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＩＣ等の電気回路部品を回路基板上へ異方性導電膜や接着剤等を用いた樹脂接合する際にＩＣ端部を弾性体で密着させることにより、ＩＣ加圧加熱ツールへの樹脂付着を防ぐことが可能となり、ＩＣ裏面への樹脂回り込み及び付着を防ぐことが可能となった。その結果、ＩＣの信頼性の高いＩＣ樹脂接合が実現した。
【００３５】
又、本発明によれば、加圧加熱ツールへの樹脂付着防止用テフロンシートを使用することなく、ＩＣ樹脂接合が可能となり、大幅なコストダウンも実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態による接続抵抗値比較を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態によるＩＣ反り形状比較を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態によるＩＣ反り形状比較を示す図である。
【図６】樹脂接合によるＩＣ実装の従来例を示す図である。
【図７】樹脂接合によるＩＣ実装の従来例を示す図である。
【図８】樹脂接合によるＩＣ実装の従来例を示す図である。
【図９】樹脂接合によるＩＣ実装の従来例を示す図である。
【図１０】樹脂接合によるＩＣ実装の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１    ＩＣ加圧加熱ツール
２    ＩＣ
３    ＩＣバンプ
４    ＡＣＦ等の接合用接着樹脂
５    回路基板電極
６    回路基板
７    はみ出し硬化した樹脂
８    テフロンシート
９    ＡＣＰ、ＮＣＰ等の接合用接着樹脂
１０    弾性体
１１    ＩＣ吸着用Ｖａｃ穴
１２    Ｖａｃ吸引方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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